Đột phá gel điện giải fluor hóa: Pin xe điện bền bỉ suốt 9.000 giờ

Công nghiệp - Năng lượng
01/11/2025 04:07
Các nhà khoa học tại Đại học Nankai (Trung Quốc) vừa công bố một bước đột phá trong công nghệ pin lithium kim loại, mở ra triển vọng cho các xe điện thế hệ mới với tuổi thọ bền bỉ, độ an toàn cao và hiệu suất vượt trội. Nhờ gel điện giải eutectic fluor hóa (DEGE), nhóm nghiên cứu đã khắc phục đồng thời ba điểm yếu cố hữu của pin lithium: giao diện không ổn định, hình thành gai lithium và rủi ro nhiệt.
aa
Tái chế niken từ pin lithium đã qua sử dụng hướng tới nền kinh tế tuần hoàn cho xe điện Pin lithium không khí rắn đạt năng lượng gấp 4 lần, phá vỡ rào cản hiệu suất ở nhiệt độ phòng Trung Quốc phát triển pin lithium mạnh gấp đôi công nghệ tiên tiến của Tesla
1.	Hình minh họa công nghệ mới có thể sớm được ứng dụng trong xe điện. Ảnh: Witthaya Prasongsin/ Getty Images
Hình minh họa công nghệ mới có thể sớm được ứng dụng trong xe điện. Ảnh: Witthaya Prasongsin/ Getty Images

Gel DEGE: Giải pháp vượt trội cho pin lithium ổn định lâu dài

Pin lithium kim loại (LMB) vốn được đánh giá cao nhờ mật độ năng lượng cao gấp đôi pin lithium-ion, nhưng ứng dụng thực tế vẫn bị cản trở bởi các điện giải lỏng truyền thống, dễ rò rỉ, cháy nổ và hình thành gai lithium, nguyên nhân dẫn tới đoản mạch nguy hiểm. Nhiều nỗ lực phát triển điện giải gel trước đây đã giúp cải thiện độ an toàn, song lớp giao diện SEI (Solid Electrolyte Interphase) vẫn kém ổn định, khiến pin nhanh xuống cấp.

Nhóm nghiên cứu tại Nankai khắc phục vấn đề này bằng thiết kế phân tử chính xác, tạo nên chuỗi amid fluor hóa có tính tương thích cao với điện cực kim loại. Trong đó, hợp chất 2,2,2-trifluoro-N-methylacetamide (C=Oα3F) được xác định là thành phần tối ưu. Nhờ năng lượng LUMO thấp và rào cản giải phóng ion lithium nhỏ, quá trình dẫn ion diễn ra nhanh chóng và ổn định hơn.

Khẳng định độ bền và an toàn

Kết quả thử nghiệm điện hóa cho thấy, pin đối xứng Li||Li vẫn duy trì hoạt động ổn định sau hơn 9.000 giờ, trong khi pin Li||LiFePO₄ vẫn giữ được 81,7% dung lượng sau 2.500 chu kỳ. Đáng chú ý, kể cả ở điều kiện nhiệt độ cao (80°C), điện giải dạng gel vẫn duy trì hiệu suất ổn định trong suốt 300 chu kỳ, cho thấy khả năng vận hành bền vững ngay trong môi trường khắc nghiệt.

Cơ chế kép của DEGE giúp hình thành lớp SEI đặc, giàu LiF và Li₃N, tạo màng bảo vệ cơ học bền chắc. Ảnh chụp từ kính hiển vi lực nguyên tử cho thấy lớp SEI có mô đun đàn hồi 6,9 GPa, đủ mạnh để ngăn chặn sự phát triển của gai lithium - yếu tố then chốt kéo dài tuổi thọ và tăng độ an toàn cho pin.

“Thiết kế phân tử chính xác cho phép chúng tôi đồng thời giải quyết nhiều thách thức trong phát triển pin lithium kim loại. Nhờ các nhóm fluor, pin đạt độ ổn định giao diện tốt hơn, chu kỳ sử dụng dài hơn và an toàn nhiệt cao hơn” - Giáo sư Tianfei Liu cho biết.

Định dạng gel của điện giải không chỉ ngăn rò rỉ và hạn chế giãn nở nhiệt mà còn vượt qua các thử nghiệm an toàn khắt khe như đâm kim và nhiệt chạy ngoài kiểm soát (thermal runaway), trong khi pin lỏng thường hư hại nghiêm trọng.

Ổn định, an toàn và sẵn sàng thương mại hóa

Giáo sư Kai Zhang nhấn mạnh, chiến lược này kết hợp giữa hóa học cơ bản và yêu cầu ứng dụng thực tế, mở ra hướng phát triển cho thế hệ điện giải hiệu suất cao tiếp theo.

Công nghệ DEGE có thể sớm được triển khai trong xe điện thương mại và hệ thống lưu trữ năng lượng quy mô lớn, sau khi đã chứng minh khả năng giải quyết các thách thức lớn nhất: độ bền chu kỳ, an toàn nhiệt và sự hình thành gai lithium.

Trước đó, các nhà khoa học Trung Quốc cũng từng phát triển phụ gia điện giải thioether giúp pin lithium kim loại đạt 3.000 chu kỳ sạc-xả nhờ khả năng tái cấu trúc bề mặt điện cực, kéo dài tuổi thọ và tăng độ ổn định pin.

Theo giới chuyên môn, đột phá này đánh dấu bước nhảy lớn hướng tới thương mại hóa pin lithium kim loại. Loại gel điện giải fluor hóa mới giúp tăng mật độ năng lượng, kéo dài tuổi thọ, đồng thời cải thiện độ bền và an toàn. Nhờ đó, công nghệ này hứa hẹn sẽ được ứng dụng rộng rãi trong xe điện và lưu trữ năng lượng, góp phần thúc đẩy chuyển đổi sang năng lượng sạch và giao thông bền vững trên toàn cầu.

Phương Như (Theo InterestingEngineering)

tan-hoang-minh
Tin bài khác
Đề xuất 6 nhóm chính sách thúc đẩy phát triển công nghiệp văn hóa

Đề xuất 6 nhóm chính sách thúc đẩy phát triển công nghiệp văn hóa

Bộ Văn hóa, Thể thao và Du lịch đang lấy ý kiến nhân dân đối với dự thảo Luật Công nghiệp văn hóa nhằm xác định đúng các cơ chế, chính sách mang tính then chốt để tạo khung khổ pháp lý thúc đẩy phát triển công nghiệp văn hóa.
Đổi mới cách triển khai nhiệm vụ công nghệ chiến lược, lấy kết quả làm thước đo

Đổi mới cách triển khai nhiệm vụ công nghệ chiến lược, lấy kết quả làm thước đo

Chương trình khoa học, công nghệ và đổi mới sáng tạo quốc gia đặc biệt về công nghệ chiến lược đặt mục tiêu lấy sản phẩm và thương mại hóa làm thước đo hiệu quả, chuyển mạnh từ quản lý theo thủ tục sang quản lý theo kết quả đầu ra, với doanh nghiệp giữ vai trò trung tâm.
Thị trường chứng khoán ngày 13/8: Thất bại trước mốc 1.800, VN Index “rơi” gần 28 điểm

Thị trường chứng khoán ngày 13/8: Thất bại trước mốc 1.800, VN Index “rơi” gần 28 điểm

Mốc 1.800 điểm tiếp tục trở thành “bức tường” khó vượt khi VN Index tiếp cận mốc này rồi quay đầu giảm gần 28 điểm. Từ nhóm Vin lực bán lan rộng đến ngân hàng, chứng khoán và bất động sản, trong khi thanh khoản tăng mạnh báo hiệu áp lực bán đã thực sự tăng mạnh.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 14/8/2026: Tuổi Tuất vận trình khởi sắc, tuổi Mùi nên tránh phân tâm

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 14/8/2026: Tuổi Tuất vận trình khởi sắc, tuổi Mùi nên tránh phân tâm

Những bí ẩn của khoa học đời sống là "món ăn" tinh thần không thể thiếu trong cuộc sống của con người. Tử vi vòng quay công nghệ xem tử vi 12 con giáp ngày 14/8/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên và sức khỏe.
Mô hình kinh tế tự chủ với triết lý bản địa dân tộc Việt

Mô hình kinh tế tự chủ với triết lý bản địa dân tộc Việt

Trong kỷ nguyên công nghệ, việc hội nhập sâu rộng cùng nền kinh tế thị trường ngày càng hoàn thiện đã thúc đẩy các quốc gia phát triển nghệ thuật quản trị nguồn lực nhằm nâng cao chất lượng sống của người dân.
Kết nối hệ sinh thái tài chính - năng lượng với thẻ đồng thương hiệu Petrolimex - BIDV - Visa

Kết nối hệ sinh thái tài chính - năng lượng với thẻ đồng thương hiệu Petrolimex - BIDV - Visa

Ngày 12/8 tại Hà Nội, Ngân hàng TMCP Đầu tư và Phát triển Việt Nam (BIDV) phối hợp với Tập đoàn Xăng dầu Việt Nam (Petrolimex) và Tổ chức thẻ Visa chính thức ra mắt Bộ thẻ đồng thương hiệu Petrolimex - BIDV - Visa, mang đến giải pháp thanh toán hiện đại, thuận tiện cùng hệ thống ưu đãi và tích điểm thiết thực dành cho khách hàng cá nhân và doanh nghiệp.
Người Việt ưu tiên sự độc lập về tài chính và không muốn trở thành gánh nặng khi về già

Người Việt ưu tiên sự độc lập về tài chính và không muốn trở thành gánh nặng khi về già

Tuổi thọ gia tăng không chỉ kéo dài cuộc sống mà còn đặt ra những thách thức mới về sự phụ thuộc trong giai đoạn sau của cuộc đời. Kết quả Khảo sát Manulife Asia Care 2026 từ 1.000 người Việt Nam cho thấy một xu hướng đáng chú ý: việc duy trì cuộc sống độc lập và tự chủ khi về già đang trở thành ưu tiên hàng đầu của người Việt.
Từ SCADA phân tán đến nền tảng Vận hành nước hợp nhất

Từ SCADA phân tán đến nền tảng Vận hành nước hợp nhất

Bài viết đề xuất một mô hình khái niệm cho Nền tảng vận hành nước hợp nhất (Unified Water Operations Platform - UWOP), trong đó dữ liệu từ nguồn nước, nhà máy, trạm bơm và mạng phân phối được chuẩn hóa theo ngữ cảnh tài sản trước khi tổng hợp thành chỉ số phục vụ ra quyết định.
Novaland điều chỉnh phương án sử dụng hơn 8.000 tỷ đồng huy động từ cổ đông

Novaland điều chỉnh phương án sử dụng hơn 8.000 tỷ đồng huy động từ cổ đông

Novaland dự kiến huy động hơn 8.006 tỷ đồng từ chào bán cổ phiếu cho cổ đông hiện hữu, phần lớn được sử dụng để thanh toán các khoản nợ, nghĩa vụ tài chính.
Nhận định phiên giao dịch ngày 13/8: Nắm giữ danh mục, hạn chế mua đuổi trong các phiên tăng

Nhận định phiên giao dịch ngày 13/8: Nắm giữ danh mục, hạn chế mua đuổi trong các phiên tăng

VN-Index phục hồi mạnh và tiến sát ngưỡng 1.800 điểm trong phiên 12/8, song thanh khoản suy giảm và dòng tiền chủ yếu tập trung ở nhóm vốn hóa lớn. Các chuyên gia khuyến nghị nhà đầu tư tiếp tục nắm giữ danh mục, hạn chế mua đuổi trong những phiên tăng và chỉ cân nhắc gia tăng vị thế khi thị trường xuất hiện nhịp rung lắc.
song-gia-tri